为什么用于COVID-19的RNA疫苗处于领先地位
开发和测试一种新疫苗通常需要至少12到18个月。然而，就在SARS-CoV-2病毒的基因序列公布10个月后，两家制药公司向FDA申请了似乎对该病毒非常有效的疫苗的紧急使用许可。
两种疫苗都是由信使RNA制成的，细胞自然使用信使RNA将DNA的指令携带到细胞中。蛋白质演绎机械。在此之前，FDA从未批准过一种基于mRNA的疫苗。然而，RNA疫苗的研究已经进行了多年，这也是科学家能够如此迅速地开始测试抗COVID-19疫苗的原因之一。一旦病毒序列在一月份被曝光后，仅仅几天制药公司Moderna和辉瑞，以及其德国合作伙伴BioNTech，将生产候选mRNA疫苗。
“信使rna的独特之处在于它能够迅速产生对抗新疾病的疫苗。我认为这是这项技术背后最激动人心的故事之一，”麻省理工学院化学工程教授、麻省理工学院科赫综合癌症研究所和医学工程与科学研究所成员丹尼尔·安德森说。
大多数传统疫苗由灭活或减弱的病毒或细菌组成。这些引起了免疫反应这样身体就可以抵抗真正的病原体。
而不是传递病毒或病毒蛋白在美国，RNA疫苗传递遗传信息，让人体自身的细胞产生病毒蛋白质。编码病毒蛋白质的合成信使rna可以借用这一机制来生产该蛋白质的许多副本。这些蛋白质刺激免疫系统产生应答，而不会造成任何感染风险。
mRNA的一个关键优势是，一旦研究人员知道了他们想要靶向的病毒蛋白的序列，它就很容易合成。大多数SARS-CoV-2疫苗会引发针对冠状病毒刺突蛋白的免疫反应，该蛋白位于病毒表面，赋予病毒特有的刺突形状。信使RNA疫苗编码刺突蛋白的片段，这些mRNA序列在实验室中比刺突蛋白本身更容易生成。
“对于传统疫苗，你必须进行大量的开发。麻省理工学院大卫·h·科赫研究所(David H. Koch Institute)教授、科赫研究所成员、Moderna创始人之一罗伯特·兰格(Robert Langer)说，制造这种蛋白质或病毒需要一个大工厂，而且需要很长时间。信使rna的美妙之处在于你不需要它。如果你将纳米封装的信使rna注入人体，它就会进入细胞，然后身体就是你的工厂。身体会处理其他的事情。”
兰格花了几十年时间开发新的药物递送方法，包括RNA和DNA等治疗性核酸。20世纪70年代，他发表了第一份研究报告，表明将核酸和其他大分子封装在微小颗粒中并送入体内是可能的。(麻省理工学院(MIT)教授菲利普·夏普(Phillip Sharp)等人在RNA剪接方面的工作也始于上世纪70年代，该工作也为今天的mRNA疫苗奠定了基础。)
兰格回忆说:“这在当时非常有争议。“每个人都告诉我们这是不可能的，我最初的9项资助都被拒绝了。我花了大约两年的时间研究它，我发现了超过200种让它失效的方法。但最终我找到了一种方法让它发挥作用。”
那纸，刊登于自然1976年，该研究表明，由合成聚合物制成的微小颗粒可以安全地携带并缓慢释放蛋白质和核酸等大分子。后来，兰格和其他人证明，当将聚乙二醇(PEG)添加到纳米颗粒的表面时，它们可以在体内停留更长的时间，而不是几乎立即被破坏。
在随后的几年里，兰格、安德森和其他人已经开发出一种叫做脂质纳米颗粒的脂肪分子，它在传递核酸方面也非常有效。这些载体保护RNA在体内不被分解，并帮助它通过细胞膜。Moderna和Pfizer RNA疫苗都是由带聚乙二醇的脂质纳米颗粒携带的。
信使RNA是一种大分子亲水性分子。它本身不能自然地进入细胞，所以这些疫苗被包裹在纳米颗粒中，便于在细胞内传递。这使得RNA可以在细胞内传递，然后转译成蛋白质。”安德森说。
2018年，FDA批准了首个用于RNA的脂质纳米颗粒载体，该载体由Alnylam Pharmaceuticals开发，用于递送一种名为siRNA的RNA。与信使rna不同，siRNA会使靶基因沉默，这可以通过关闭导致疾病的突变基因而使患者受益。
信使rna疫苗的一个缺点是它们可以在高温下分解，这就是为什么目前的疫苗被保存在如此寒冷的温度下。辉瑞SARS-CoV-2疫苗必须储存在-70摄氏度(-94华氏度),和现代化疫苗在-20 C (4 F)。一种使核糖核酸疫苗更稳定,安德森指出,是添加稳定剂和删除的水通过这一过程被称为冻干疫苗,这已经被证明可以让一些信使rna疫苗储存在冰箱里而不是冰柜里。
的引人注目的有效性这些COVID-19疫苗在3期临床试验(大约95%)不仅提供了希望,这些疫苗将有助于结束当前的流行,而且在未来,核糖核酸疫苗可能有助于对抗其他艾滋病和癌症等疾病,安德森说。
“这个领域的人，包括我自己，看到了这项技术的很多前景，但你只有在获得人工数据后才能真正了解。所以要看到这种程度的保护，不仅仅是辉瑞疫苗以及Moderna，真正证实了该技术的潜力——不仅对COVID - 19，而且对人们正在研究的所有其他疾病，”他说。“我认为这是该领域的一个重要时刻。”
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